劉偉霞
飲水鳥(niǎo)是一種非常流行的玩具,只要小鳥(niǎo)的頭部接觸水后,它就可以不停地來(lái)回?cái)[動(dòng)和點(diǎn)頭飲水。據(jù)說(shuō)這種類似“永動(dòng)機(jī)”的狀態(tài)曾讓大科學(xué)家愛(ài)因斯坦驚嘆不已。
這么神奇的玩具你想擁有嗎?今天,就讓我們利用生活中的常見(jiàn)物品做一個(gè)簡(jiǎn)化版的“飲水鳥(niǎo)”,它同樣具有“頭部接觸水后不停運(yùn)動(dòng)”的特點(diǎn)。下面,就請(qǐng)大家和我一起做一做吧!
盛滿水的杯子1個(gè),玻璃碗1個(gè),一次性塑料勺(邊緣較高,能盛住較多水)1把,細(xì)鐵絲(長(zhǎng)約20厘米)1根,墨水1瓶,面巾紙1張,裁紙刀1把。
1.把細(xì)鐵絲做成支架。細(xì)鐵絲對(duì)折,一半用來(lái)做三角形底座;一半折成直角,并且使該直角豎直的邊(與底座相連的邊)的長(zhǎng)度低于水杯高度1厘米左右。
2.用裁紙刀在勺子上戳洞。首先用手指掂一掂勺子,找到使勺子保持平衡的狀態(tài):然后在手指與勺子接觸的上方邊緣處,找兩個(gè)與勺子長(zhǎng)軸左右對(duì)稱的點(diǎn),用裁紙刀的刀尖戳上小洞。(注意:兒童使用裁紙刀要在成人的監(jiān)護(hù)下進(jìn)行)
3.彎折面巾紙。選取面巾紙的一部分,卷成3厘米長(zhǎng)的細(xì)條,然后在距邊緣1厘米處對(duì)折。
4.組合材料,搭建“飲水鳥(niǎo)”裝置。向杯中倒入一些墨水,用細(xì)鐵絲穿過(guò)勺子的兩個(gè)洞;然后把細(xì)鐵絲三角形底座放在玻璃碗中,并用墨水瓶固定;最后把折過(guò)的紙條放在勺柄末端,使其1厘米長(zhǎng)的邊浸入墨水中。
5.靜靜觀察,等待“飲水鳥(niǎo)”的出現(xiàn)。墨水會(huì)迅速沿著紙條上爬,并慢慢越過(guò)拐角流入勺子頭中。勺子里的水越聚越多,在某個(gè)時(shí)刻會(huì)突然向下擺動(dòng),將水倒入玻璃碗中,然后又迅速?gòu)?fù)位。紙條不斷吸水,不斷重復(fù)這一過(guò)程,從而出現(xiàn)“頭部接觸水后不停運(yùn)動(dòng)”的景象。一個(gè)簡(jiǎn)易版的“飲水鳥(niǎo)”就大功告成了!
簡(jiǎn)易版“飲水鳥(niǎo)”不停運(yùn)動(dòng)的奧秘是什么呢?
其實(shí),這與毛細(xì)作用和重心有關(guān)。毛細(xì)作用是指浸潤(rùn)液體在細(xì)管里升高的現(xiàn)象和不浸潤(rùn)液體在細(xì)管里降低的現(xiàn)象。面巾紙中有許多細(xì)小的孔道起著毛細(xì)管的作用,水是浸潤(rùn)液體,這樣水就可以沿著紙巾攀爬,并且越過(guò)拐角處一直到達(dá)紙條的末端。
同時(shí),由于鐵絲支架的豎直邊低于杯子高度,這樣勺柄成傾斜狀態(tài),水就會(huì)在重力的作用下流入勺子頭中。當(dāng)勺子中的水越聚越多,加重了勺子頭部的重量,使勺子、勺子中的水、沾滿水的紙條組成的系統(tǒng)重心偏離到勺子頭處,水就會(huì)瀉下來(lái)。水流出后,系統(tǒng)的重心偏向勺柄處,于是勺子向杯子的方向返回,然后紙條繼續(xù)吸水,不斷重復(fù)以上過(guò)程。
(本欄目合作單位:中國(guó)科學(xué)技術(shù)館)